基于量子猫群搜索机制的多目标中继选择方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107333317A(43)申请公布日2017.11.07(21)申请号201710562235.3(22)申请日2017.07.11(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室(72)发明人高洪元张世铂苏雨萌杜亚男刁鸣李佳苏雪张晓桐(51)Int.Cl.H04W40/10(2009.01)H04W40/12(2009.01)H04W40/22(2009.01)H04W48/16(2009.01)H04B17/391(2015.01)H04B17/40(2015.01)权利要求书5页说明书11页附图3页(54)发明名称基于量子猫群搜索机制的多目标中继选择方法(57)摘要本发明提供的是一种基于量子猫群搜索机制的多目标中继选择方法。一，建立中继系统模型。二，初始化三个量子猫群。三，对第1个量子猫群和第2个量子猫进行更新。四：对第3个量子猫群中的每一量子猫进行更新。五：将第3个量子猫群更新出的H个量子猫放入非支配解集中。对非支配解集中的量子猫进行非支配解排序和拥挤度计算，保留前H个量子猫作为非支配解。将第3个量子猫的解群替换为非支配解集中的解。六：对非支配解集和演化单目标的量子猫群进行操作。七：如果进化没有终止，返回步骤三，否则，终止迭代，输出非支配解集中的非支配解。本发明可以同时考虑输出端信噪比和网络能量效率来解决多目标中继选择问题，适用性强，应用范围广泛。CN107333317ACN107333317A权利要求书1/5页1.一种基于量子猫群搜索机制的多目标中继选择方法，其特征是：步骤一，建立中继系统模型，发送端SN发送信息，接收端DN接收信息，同时有R个候选的中继节点用于协作通信；步骤二，在R维空间中，初始化三个量子猫群，第1个量子猫群、第2个量子猫群和第3个量子猫群分别表示为S1，S2和S3；步骤三，对量子猫群S1和S2中的每一只量子猫进行更新；步骤四，对于量子猫群S3中的每一量子猫进行更新；步骤五：将S3更新产生的H只量子猫放入非支配解集SE中；对非支配解集SE中的量子猫进行非支配解排序和拥挤度计算，保留前H只量子猫作为非支配解，然后令S3＝SE，S3中的量子猫将参加下一次演进；步骤六：在迭代过程中，每隔F/10代进行以下操作，F为最大迭代次数：根据第一个目标函数计算SE的某一量子猫和S1中全局最优量子猫的适应度值，第一个目标函数为接收端信噪比，如果在SE中该量子猫的适应度值大于S1中全局最优量子猫的适应度值，则将S1中全局最优量子猫替换为SE中该量子猫，如果SE中该量子猫的适应度值小于等于S1中全局最优量子猫的适应度值，则将SE中该量子猫替换为S1中全局最优量子猫，根据第二个目标函数计算SE的某一量子猫和S2中全局最优量子猫的适应度值，第二个目标函数为网络能量效率，如果在SE中该量子猫的适应度值大于在S2中全局最优量子猫的适应度值，则将S2中全局最优量子猫替换为SE中该量子猫，如果SE中该量子猫的适应度值小于等于在S2中全局最优量子猫的适应度值，则将SE中该量子猫替换为S2中全局最优量子猫；步骤七：如果进化没有终止，返回步骤三，否则，终止迭代，输出SE中的非支配解，得到中继选择方案。2.根据权利要求1所述的基于量子猫群搜索机制的多目标中继选择方法，其特征是步骤一具体包括：定义从发送端SN到第i个中继节点的信道状态信息为φi,i＝1,2,…,R，第i个中继节点到接收端DN的信道状态信息为gi，所有的信道状态信息服从参数为1的瑞利分布，发送端SN的发送功率为P，第i个中继的发送功率为Pi，所有的中继转发方式为放大转发方式，则第i个中继的接收信号为2其中s是归一化的发送信号，且E|s|＝1，E为数学期望，σi是对于第i个中继的均值为0，方差为1的高斯白噪声，由于中继的转发方式为放大转发方式，则接收到的信号为其中ai表示第i个中继节点RNi是否参与协作通信，ai＝1表示RNi参与协作通信，ai＝0表示RNi没有参与协作通信，arg(.)为对复数取辐角的函数，w为接收端DN的均值为0；接收端的信噪比为2CN107333317A权利要求书2/5页定义网络的能量效率为整个网络的吞吐量与系统消耗的功率比值，网络的能量效率为其中C代表整个网络系统的吞吐量，Ptotal代表整个协作网络消耗的能量，提出以接收端信噪比为单目标的中继选择问题为以网络能量效率为单目标的中继选择问题为同时考虑接收端信噪比和网络能量效率的多目标中继选择问题为3.根据权利要求2所述的基于量子猫群搜索机制的多目标中继选择方法，其特征是步骤二具体包括：量子猫群S1和S2分别用于演化多目标中继选择的两个单目标，量子猫群S1演化接收